脂聯素對缺血性腎臟病保護作用的研究進展

鄭曉彤，劉大軍

(中國醫科大學附屬盛京醫院腎臟內科，沈陽 110000)

近年來，隨著人口老齡化速度的加快，缺血性腎臟病(ischemic renal disease，IRD)所致終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)的發病率逐年上升。動脈粥樣硬化是主要的病因之一，我國約90%的腎動脈狹窄由動脈粥樣硬化引起[1]。動脈粥樣硬化性腎動脈狹窄通過減少腎臟血流灌注激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統，進而導致血管收縮和水鈉潴留，最終引發繼發性高血壓。腎動脈重度狹窄則激活壓力調節系統，引起惡性高血壓、腎小球濾過功能下降，導致IRD的發生。IRD不僅可導致ESRD，還可增加心血管事件的發生風險[2]。目前，對IRD的防治是我國衛生事業面臨的重要問題，傳統治療方式(如控制血壓、飲食限制、ESRD替代治療等)已較為成熟，但仍需要尋找更有效的改善患者預后的干預方式，以控制IRD的發生、節約衛生資源。脂聯素是血漿含量最豐富的多功能細胞因子，不僅可在代謝過程中發揮作用，還可通過受體依賴機制保護細胞，避免細胞凋亡，并減少各種細胞炎癥，進而保護機體器官[3]?，F就脂聯素的生物學作用及其機制在IRD中的潛在臨床應用前景予以綜述。

1 脂聯素及其受體

脂聯素又稱脂肪細胞補體相關蛋白30，是一種分子量為30 000的脂肪細胞衍生血管活性肽,其編碼基因位于人染色體3q27，稱apM 1基因。既往研究認為，脂聯素僅由脂肪細胞合成[4]。但另有研究表明，其他類型的細胞，如內皮細胞、炎癥細胞和上皮細胞也會產生脂聯素[5-6]。脂聯素翻譯后由分子量為30 000的單體蛋白質修飾成不同的多聚體亞型(低分子量或三聚體、中分子量或六聚體、高分子量)并分泌到循環中[7]。每一種亞型都能激活不同的信號轉導通路，調節各種生物功能[8]。血漿中脂聯素的含量豐富，其血漿濃度為5～30 μg/mL，約占總血漿蛋白的0.01%[7]。脂聯素在細胞葡萄糖和脂肪酸等能量代謝過程中發揮重要的調節作用，還可參與細胞增殖肥大和免疫功能的調控。研究表明，提高血漿脂聯素水平可激活細胞內信號，并可減輕代謝功能障礙對腫瘤發展和進展的有害影響[9]。

脂聯素通過與脂聯素受體(adiponectin receptor，AdipoR)1和AdipoR2結合，啟動一系列組織依賴的信號轉導通路，包括AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)和p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)等通路。AdipoR1在機體內廣泛存在，主要在肝細胞和白色脂肪組織表達[10]。在信號轉導通路中，AdipoR1和AdipoR2直接與包含普列克底物蛋白同源結構域、磷酸酪氨酸結合結構域和亮氨酸拉鏈基序的適配器蛋白結合[6]。亮氨酸拉鏈基序是脂聯素作用于能量穩態的關鍵調節因子[11]。據報道，脂聯素通過刺激AdipoR1和AdipoR2激活絲氨酸/蘇氨酸激酶，進而激活蛋白激酶復合物[12]。此外，脂聯素還能有效刺激與AdipoR1和AdipoR2相關神經酰胺酶的活性，增強神經酰胺酶分解代謝，并促進抗凋亡代謝產物1-磷酸鞘氨醇的形成[13]。脂聯素還可以調節信號轉導及轉錄激活因子3信號。Yang等[14]研究證實，AMPK是脂聯素誘導的單核細胞向成纖維細胞轉化以及骨髓來源單核細胞基質蛋白表達的主要介質。Song等[15]認為，脂聯素AdipoR1通過保護血腦屏障治療阿爾茨海默病。脂聯素可通過AdipoR1和AdipoR2信號機制減少各種細胞的炎癥?？梢?，脂聯素是能量代謝和炎癥的重要調節因子[16]。

2 IRD的發病機制

IRD是指腎動脈顯著狹窄，腎動脈灌注壓的下降超過其自動調節代償能力(低于60～70 mmHg，1 mmHg=0.133 kPa)而引起的缺血性腎損傷。在大多數情況下，腎小球動脈粥樣硬化是IRD發生的根本原因。缺血的嚴重程度和持續時間的增加可能導致腎小管結構損傷，進一步加重腎功能損害。ATP的耗竭引起腎小管細胞缺血和缺氧損傷，并可激活一系列代謝變化[17]。有研究表明，腎組織缺血過程中產生大量的活性氧類(reactive oxygen species，ROS)極易與各種細胞成分發生反應，引起氧化應激，進一步引發炎癥損傷及細胞凋亡等病理過程[18]。

3 脂聯素的生物學效應對IRD的保護作用

脂聯素具有多種有益的生物學效應，對心肌缺血再灌注損傷和腦缺血損傷具有保護作用。研究發現，脂聯素敲除(ko)小鼠模型的心肌細胞凋亡及梗死面積均明顯增加，給予球形脂聯素后可明顯降低上述影響[19]。脂聯素的生物學效應也對IRD具有保護作用。

3.1脂聯素的抗動脈粥樣硬化作用 IRD主要由腎動脈粥樣硬化引起。巨噬細胞、平滑肌細胞和內皮細胞的遷移和增殖是動脈粥樣硬化發生的主要因素。巨噬細胞源性泡沫細胞由單核細胞附壁、分化形成。脂聯素通過抑制單核細胞的增殖分化減少巨噬細胞對膽固醇酯的攝取利用，使A類清道夫受體基因的表達下降，進而減弱炎癥反應，并減少巨噬細胞的泡沫化，從而阻止動脈粥樣硬化的發生發展[20]。此外，動脈粥樣硬化還與脂蛋白代謝有關。低密度脂蛋白和高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)是具有不同致動脈粥樣硬化或保護動脈粥樣硬化顆粒的異質性蛋白。脂蛋白質量較其循環水平更易引起心血管疾病的發生。氧化型低密度脂蛋白是動脈粥樣硬化發生發展的觸發因子，ESRD患者氧化型低密度脂蛋白增加[21]。據報道，脂聯素與大HDL呈顯著正相關，與中、小HDL呈顯著負相關。脂聯素增強可以誘導具有保護作用的HDL增加，即大HDL增加，中、小HDL減少[22]。

脂聯素可能在改善透析患者的氧化應激中發揮作用。Wang等[23]通過建立動脈粥樣硬化小鼠模型，用表達脂聯素DNA腺病毒干預發現，脂聯素通過抑制核因子κB核p65蛋白的表達可有效抑制核因子κB通路的激活，減少動脈粥樣硬化發生。另有研究稱，較低脂聯素水平與透析前慢性腎臟病患者動脈粥樣硬化的風險增加有關，而且脂聯素還可作為早期腎功能不全動脈粥樣硬化狀態的潛在替代標志物[24]。此外，血清總脂聯素水平也是IgA腎病患者動脈硬化的獨立決定因素。高分子量脂聯素水平與動脈硬化程度的相關性更強，故認為，脂聯素可以預防腎動脈硬化[25]。由此可見，脂聯素在IRD中可能具有明顯的抗動脈粥樣硬化作用。

3.2脂聯素的抗炎作用 脂聯素還具有較強的抑制炎癥因子的作用。多項研究表明，脂聯素可抑制促炎因子、下調黏附分子的表達、拮抗Toll樣受體及其配體等作用[26-28]。巨噬細胞由循環髓樣來源的血液單核細胞產生，具有吞噬細胞異質性，進入靶組織后可獲得所在組織的表型和功能屬性[29]。巨噬細胞在炎癥和心血管疾病的發展過程中發揮主要作用。有報道稱，脂聯素通過抑制單核/巨噬細胞的遷移、巨噬細胞的泡沫化、巨噬細胞內的脂質積累來抑制炎癥過程和動脈粥樣硬化的形成[30]。但也有報道稱，巨噬泡沫細胞中脂聯素的表達可通過降低細胞對氧化型低密度脂蛋白的吸收，增強HDL介導的膽固醇排泄或降低細胞中三酰甘油和膽固醇的累積來實現保護作用[31]。重組脂聯素蛋白可減少ROS產生，進而減輕氧化應激，從而起到抗炎作用[32]。

腎功能障礙會導致脂聯素/AdipoR1/AMPK信號下調，心肌的氧化和氮化應激水平增加[33]。Ohashi等[34]的研究表明，脂聯素通過抑制炎癥和氧化應激反應阻止腎小球和腎小管間質的損傷。Zha等[35]發現，腎功能不全和腎小管損傷可能通過增加腎臟脂聯素的生物降解、消除以及脂肪組織中脂聯素的產生，對糖尿病腎病患者血清和尿脂聯素水平的升高發揮作用。脂聯素水平的升高可改善蛋白尿、腎小球肥厚和腎臟組織炎癥反應。有研究發現，脂聯素的腎臟保護作用還與腎小球足細胞特異性蛋白Nephrin的表達、血管內皮功能及抑制氧化應激和炎癥反應有關[36]。脂聯素水平與慢性腎衰竭存在復雜關聯。對于慢性腎衰竭患者，尤其ESRD患者的脂聯素循環水平較高，且ESRD患者脂聯素水平的升高與全身炎癥標志物的水平呈正相關，并與較高的死亡風險有關[37]。由此可見，脂聯素在腎臟組織中具有抗炎作用，故可推測，脂聯素在IRD的發生發展過程中具有抗炎作用。

3.3脂聯素的抗纖維化作用 纖維化是炎癥損傷后細胞外基質過度積累的常見過程。脂聯素通過AMPK穿過腎小球濾過屏障，抑制腎臟炎癥、纖維化和氧化應激[38]。Tian等[39]對轉基因誘導的脂聯素過表達小鼠模型的研究證實，脂聯素過表達小鼠通過限制腎素-血管緊張素系統激活的氧化應激、炎癥和纖維化通路降低蛋白尿、腎小球硬化和腎小管間質纖維化的進展。研究表明，羅格列酮可通過提高脂聯素水平抑制炎癥因子白細胞介素-6和腫瘤壞死因子-β1等的釋放，從而下調腎臟腫瘤壞死因子-β1的水平，在一定程度上減輕慢性腎臟病的進展和腎小管的間質纖維化[40]。對不同心臟疾病動物的研究發現，脂聯素可減輕心臟細胞外基質重構所致的不良反應[41]。與野生型小鼠相比，脂聯素敲除小鼠的心肌纖維化、心肌肥厚更明顯，死亡率更高[42]。故推測，脂聯素對腎臟纖維化可能具有類似的作用。

骨髓來源的成纖維細胞可能通過細胞外基質的過度產生和堆積在腎纖維化發病機制中發揮重要作用。對腎小管間質纖維化小鼠模型的研究發現，脂聯素是單核細胞向成纖維細胞轉化和腎纖維化過程的關鍵調控因子，提示脂聯素/AMPK信號通路可能是纖維化腎病的新的治療靶點[14,43]。在長期血液供應不足及缺氧情況下，IRD的腎臟纖維化進一步加重。由此可見，脂聯素在抗纖維化治療過程中具有重要作用。

3.4脂聯素的抗細胞凋亡作用 凋亡與正常生理活動、各種組織系統結構發育以及疾病惡變等密切相關。在IRD中，長期缺血缺氧導致大量腎細胞凋亡，在細胞凋亡的調節中，內質網參與蛋白質的合成、折疊和轉運。內質網應激是一種對過度刺激引起的蛋白質未折疊和錯誤折疊的保護反應。細胞凋亡由內質網過度應激引起，內質網和線粒體的相互作用在氧化應激和代謝穩態中非常重要[44]。同時，線粒體在細胞的存活和死亡中也發揮重要作用?？寡趸烙镔|與自由基平衡失調極易導致氧化應激的發生，這是許多慢性疾病的病理基礎。ROS是一些生物反應(如增殖和凋亡)的預激活介質，可通過線粒體氧化磷酸化產生。低水平ROS可作為第二信使參與細胞的信號傳遞過程，但過量的ROS可對細胞成分(如核酸、蛋白質和脂質)造成破壞性和不可逆性的損害，因此，降低ROS所引起的氧化應激可減少細胞凋亡。

脂聯素不僅是一種具有體內保護作用的脂肪因子，還可與腎小管遠端脂質受體結合激活AMPK并抑制糖原合成。脂聯素也是尿蛋白的主要調節因子，可作用于腎小球，激活AMPK通路，減少足細胞內的NADPH氧化酶4，調節氧化應激。Ding等[45]對慢性間歇性低氧的腎臟損傷的研究發現，ROS可能是誘導內質網應激的重要調節因子，補充脂聯素后ROS產生減少，表明脂聯素可通過抑制ROS產生和內質網應激抑制腎細胞凋亡。Cheng等[46]也報道，脂聯素可以保護腎臟免受缺血再灌注損傷，首次證明，脂聯素通過過氧化物酶體增殖物激活受體α/血紅素加氧酶-1依賴通路直接作用于腎小管發揮抗凋亡作用，保護腎臟免受缺血再灌注損傷?？傊?，脂聯素可通過抗氧化應激減少細胞凋亡，進而對IRD起到保護作用。

4 小 結

脂聯素作為一種多功能的細胞因子，通過抗動脈粥樣硬化、抗炎癥因子、抗纖維化以及抗凋亡等作用對多器官系統起到保護作用。脂聯素可通過抑制腎小管上皮細胞的凋亡及抗氧化應激機制改善IRD的發生發展。脂聯素對腎臟具有明顯的保護作用，可作為治療IRD的新靶點，對脂聯素作用信號通路的深入研究將為腎臟疾病的臨床治療提供新的思路。